Analyse av flyktige kjemikalier i lungekreft-kvalifiserte personer ved bruk av infrarød spektroskopi

Lungekreft er den vanligste maligniteten i verden når det gjelder både forekomst og dødelighet (1,1 millioner nye tilfeller per år og 0,95 millioner dødsfall hos menn og 0,51 millioner nye tilfeller per år og 0,43 millioner dødsfall hos kvinner). De høyeste forekomstene av lungekreft finnes i Europa og Nord-Amerika. I tillegg er lungekreft den ledende årsaken til kreftdød i Canada. Lungekreft antas å utvikle seg sakte via en progressiv akkumulering av genetiske mutasjoner, og derfor gir sykdommen tid til diagnose og kurativ kirurgisk behandling. Når det oppdages i de tidlige stadiene, er 5-års overlevelsesraten for NSCLC 57 % til 61 %, sammenlignet med en overlevelsesrate på omtrent 6 % når fjernmetastaser er tilstede. Dessverre opplever de fleste pasienter ingen tegn eller symptomer på lungekreft før sykdommen har utviklet seg til et avansert stadium. Derfor har teknologier som letter påvisning av lungekreft i de tidligste asymptomatiske stadiene et betydelig potensial for å redusere lungekreftspesifikk dødelighet.

Ondartet transformasjon lettes ved deregulering av grunnleggende cellulære prosesser, inkludert endringer i metabolismen. Dermed kan metabolomisk profilering være en lovende strategi for å identifisere lungekreft før den kan påvises via konvensjonelle metoder som CT-skanning. Breathomics er et studiefelt dedikert til å dekonstruere den metabolomiske profilen eller biologiske komponentene til flyktige organiske forbindelser (VOC) i pusten. Til dags dato har forskjellige analytiske teknikker inkludert gasskromatografi kombinert med massespektrometri, ionemobilitetsspektrometri, protonoverføringsreaksjonsspektrometri og utvalgt ionestrømsrørmassespektrometri blitt brukt til å studere VOC-er i luften. I en fersk studie skilte ionemobilitetsspektrometri mellom lungekreft og kronisk obstruktiv lungesykdom med 79 % nøyaktighet, 76,8 % sensitivitet og 85,7 % spesifisitet. Videre kan pusteanalyse brukes til ikke bare å identifisere lungekreft, men også skille mellom lungekreft med spesielle somatiske mutasjoner. For eksempel viste elektronisk neseteknologi henholdsvis 79 % og 85 % sensitivitet og spesifisitet for å identifisere EGFR-mutant lungekreft. Disse studiene tyder på at pusteanalyse er en svært sensitiv og spesifikk tilnærming til å oppdage lungekreft.

Denne studien vil evaluere ytelsesegenskapene til infrarød spektroskopi for pusteanalyse. Spektrometeret som brukes til å analysere pustegasser er optimert for å måle kjemiske konsentrasjoner ned til deler per trillion området. I en pilotstudie av 165 (67 nylig diagnostiserte ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) personer som brukte infrarød spektroskopi for å analysere pusteprøver fra personer med lungekreft og personer uten kreft, var sensitivitet og spesifisitet for å oppdage lungekreft 88,7 % og 80 %, henholdsvis med en nøyaktighet på 86 %. Disse foreløpige resultatene er svært gunstig sammenlignet med massespektrometri (den analytiske plattformen som har blitt brukt i de fleste pusteanalysestudier).

Denne studien vil analysere pust-VOC fra 300 forsøkspersoner som oppfyller USPSTF-retningslinjene for lungekreftscreening. Studien tar sikte på å bedre forstå VOC-pusteprofilene i en større gruppe personer med høy risiko for å utvikle lungekreft. Ved å begrense befolkningen til screening-kvalifiserte emner, vil denne studien tilnærme den potensielle fremtidige "virkelige verden"-bruken av denne screeningstrategien og bedre tilnærme dens nytte i feltet, ved å ta prøver av høyrisikopopulasjoner i landlige omgivelser. Det er tenkt at denne studien vil generere foreløpige data som vil informere om ytelsen til maskinlæringsalgoritmer utviklet for å oppdage tilstedeværelsen av lungekreft i uvalgte populasjoner.